用于研究细胞代谢的多模态光学成像平台

我们的研究包括利用我们的多模态显微镜来测量多种病理中的分子和代谢差异，并可视化它们的空间异质性。光学成像的多模态方法使我们能够从各种角度识别病理生理变化。光学显微镜的多模态方法不断扩大其应用范围，尤其是在临床环境中，微型内窥镜的发展为临床成像开辟了一条道路。

当前的实验挑战在于将所有硬件相互整合的复杂性，这也是我们使用定制显微镜系统的部分原因。通过使用我们的多模态光学成像平台，我们在无标记生物正交疾病研究方面取得了重大进展，包括不同乳腺癌亚型的分类以及果蝇和小鼠大脑中脂质代谢的分析。使用我们的无标记多模态光学成像，我们能够同时可视化新陈代谢、形态和分子组成，这是研究疾病和衰老过程的有力工具。

首先，预热激光并等待大约 15 到 20 分钟。打开控制箱的电源，然后打开触摸屏控制器、主激光遥控器的 AC 适配器和副激光遥控器的 AC 适配器，然后打开硅光电二极管探测器和锁相放大器的电源。使用泵浦光束设置激光系统，该光束可在 780 纳米到 990 纳米范围内调谐，脉冲宽度为 5 到 6 皮秒，重复频率为 80 兆赫兹。

斯托克斯激光束应具有 1031 纳米的固定波长，具有 6 皮秒脉冲和 80 兆赫兹的重复频率。确保泵和冲程梁都处于低功率状态，至少 20 毫瓦才能在对准板上看到。在高数值孔径油冷凝器上涂油。

将显微镜载玻片安装到油冷凝器上，并在 25X 水物镜的显微镜载玻片上放置一个大水滴。调整 Z 载物台以调整焦距，直到在 25 倍水物镜下可以看到生物样品的明亮明场图像。以正确的顺序开始成像过程，以避免光漂白。

要在 MPF 和 SHG 之间快速切换，请从泵梁切换到固定式斯托克斯梁。选择图像分辨率为 512 x 512 像素。将 MPF 和 SHG 的停留时间设置为每像素 8 微秒，平均帧数大于 3。

对于 SRS 模式，使用每像素 40 微秒，平均帧为 2。要使用 MPF 获取自发荧光，请关闭 stokes 激光束。将泵浦激光器调谐到 800 纳米以激发 NADH 和黄素。

使用 SHG 获取胶原纤维信号。关闭泵浦激光束，仅使用功率为 500 毫瓦的斯托克斯激光束。使用 SRS 获得蛋白质和脂质的空间分布。

保持两个激光束都打开并调整激光束频率以匹配每个分子的特定振动模式。要获取 SRS 高光谱图像数据集，请选择套件模式并将波长范围设置为 781.3 纳米到 806.5 纳米。选择至少 60 的堆栈编号并捕获高光谱图像堆栈。

将相同感兴趣区域的所有图像保存在同一个文件夹中，并确保图像格式为 Olympus OIR 文件。自发荧光和 SRS 成像成功捕获了人类肺组织的代谢和结构信息。光学氧化还原比和脂质不饱和度比的比率分析提供了人体肺组织中代谢活动和分子组成的空间分布。

健康组织和肿瘤组织之间氧化应激和脂质不饱和度的定量比较揭示了代谢状态的差异。